JP4002007B2 - Gas phase reaction analyzer - Google Patents

Gas phase reaction analyzer Download PDF

Info

Publication number
JP4002007B2
JP4002007B2 JP19716198A JP19716198A JP4002007B2 JP 4002007 B2 JP4002007 B2 JP 4002007B2 JP 19716198 A JP19716198 A JP 19716198A JP 19716198 A JP19716198 A JP 19716198A JP 4002007 B2 JP4002007 B2 JP 4002007B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas phase
phase component
component mixture
gas
heating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP19716198A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000028597A (en
Inventor
忠一 渡辺
堀  正典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Frontier Laboratories Ltd
Original Assignee
Frontier Laboratories Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Frontier Laboratories Ltd filed Critical Frontier Laboratories Ltd
Priority to JP19716198A priority Critical patent/JP4002007B2/en
Publication of JP2000028597A publication Critical patent/JP2000028597A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4002007B2 publication Critical patent/JP4002007B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱下における気相成分の反応を解析する気相反応解析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、樹脂等を焼却処分する際にダイオキシン、環境ホルモン等の有害物質が発生することが指摘されており、該有害物質を処理するために、該有害物質を無害化する反応を評価する装置が検討されている。前記有害物質は前記樹脂等の焼却処分により生成する気相成分の混合物中に含まれるので、前記装置は気相成分の反応を解析できるものである必要がある。
【0003】
従来、気相反応を解析するときには、まず第1の反応容器で固体試料を加熱して揮発性成分を気化させたり、或いは該固体試料を熱分解させる等して反応原料となる気相成分混合物を生成せしめ、該気相成分混合物をサンプリングしてガスクロマトグラフィー等により分析して該気相成分混合物の組成を求め、次に第1の反応容器で生成した該気体成分混合物を第2の反応容器に導入してさらに加熱し、或いは加熱下に他の気体成分等と反応させ、得られた反応生成物としての気相成分混合物をサンプリングしてガスクロマトグラフィー等により分析して反応生成物としての気相成分混合物の組成を求め、前記反応原料と前記反応生成物との組成を比較することが行われている。
【0004】
前記固体試料を加熱または熱分解することにより生成する気相成分は多成分系の混合物であり、このような多成分系の混合物を再現性よく生成させるためには容器内の温度分布を均一にする必要があるが、前記従来の反応容器では容器内の温度分布を均一にすることが困難であり、反応原料となる気相成分混合物を第1の反応容器から第2の反応容器に移動させたり、第1の反応容器または第2の反応容器から気相成分混合物をサンプリングしてガスクロマトグラフ装置に注入する際等に、高沸点の気相成分が低温の部分に凝縮して失われるとの問題がある。また、前記のようにして気相成分の解析を行うときには、各反応容器内に化学的活性点が多数存在するために、前記気相成分混合物が該化学的活性点に吸着されるとの問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、加熱下における気相成分の反応を解析するときに、優れた再現性を得ることができる気相反応解析装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の気相反応解析装置は、第1の加熱装置内で試料を加熱して反応の原料となる第1の気相成分混合物を生成せしめ、該第1の気相成分混合物をガスクロマトグラフ装置に導入して検出することにより該第1の気相成分混合物の組成を分析し、第1の加熱装置内で試料を加熱して生成した第1の気相成分混合物を反応の原料として第2の加熱装置内でさらに加熱して反応生成物として第2の気相成分混合物を生成せしめ、該第2の気相成分混合物をガスクロマトグラフ装置に導入して検出することにより該第2の気相成分混合物の組成を分析し、両気相成分混合物の組成を比較することにより第1の気相成分混合物から第2の気相成分混合物が生成する気相反応を解析するための装置であって、反応の原料となる第1の気相成分混合物を生成させる第1の加熱装置と、第1の気相成分混合物を反応させて反応生成物としての第2の気相成分混合物を生成させる第2の加熱装置と、第1の気相成分混合物と第2の気相成分混合物とを検出するガスクロマトグラフ装置とからなり、前記各加熱装置は化学的に不活性な加熱炉と該加熱炉の周囲を囲繞して設けられた加熱手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
本発明の気相反応解析装置では、まず、反応の原料となる第1の気相成分混合物の組成を分析するときには、第1の加熱装置内で試料を加熱して前記第1の気相成分混合物を生成せしめ、該第1の気相成分混合物を第2の加熱装置を介してガスクロマトグラフ装置に導入して検出することにより該第1の気相成分混合物の組成を分析する。このとき、前記第2の加熱装置は、前記第1の加熱装置と同一の温度条件または前記第1の加熱装置より低温であって前記第1の気相成分混合物が凝縮しない温度条件としておくことにより、前記第1の気相成分混合物はその組成に何ら変化を生じることなく前記ガスクロマトグラフ装置に導入される。
【0008】
次に、反応生成物としての第2の気相成分混合物の組成を分析するときには、第1の加熱装置内で試料を加熱して生成した第1の気相成分混合物を反応の原料として第2の加熱装置に導入し、該第2の加熱装置内でさらに加熱して反応生成物として第2の気相成分混合物を生成せしめ、該第2の気相成分混合物をガスクロマトグラフ装置に導入して検出することにより該第2の気相成分混合物の組成を分析する。
【0009】
本発明の気相反応解析装置によれば、前記各加熱装置が加熱炉と該加熱炉の周囲を囲繞して設けられた加熱手段とを備えることにより、各加熱装置内の温度分布を均一にすることができると共に、高沸点の気相成分が凝縮するおそれのある低温部分を無くすことができる。また、前記加熱炉が化学的に不活性な材料からなることにより、化学的活性点を無くすことができる。この結果、本発明の気相反応解析装置によれば、前記各気相成分混合物を再現性良く生成せしめることができる。
【0010】
従って、両気相成分混合物の組成の分析結果を検討することにより、前記第2の加熱装置における前記第1の気相成分混合物から前記第2の気相成分混合物を生成せしめる気相反応の反応機構、前記気相反応を行わせるに好適な温度条件等の解析を再現性良く行うことができる。
【0011】
尚、前記構成を備える加熱装置として、例えば、熱分解ガスクロマトグラフィー用の熱分解炉を採用することができる。また、前記ガスクロマトグラフ装置は、分離カラムを介して分離された気体成分を質量分析計、水素炎イオン化検出器、原子発光分析計等を検出器として検出する。
【0012】
また、前記第2の加熱装置は、前記第1の加熱装置と前記検出手段との間に着脱自在に接続されることにより、反応の原料となる第1の気相成分混合物の組成を分析するときには、該第2の加熱装置を外し、前記第1の加熱装置と前記検出手段とを直接接続することができる。
【0013】
また、本発明の気相反応解析装置において、前記第2の加熱装置は複数の前記第2の加熱装置が多段に接続されていることにより、前記第1の気相成分混合物から複数の反応を経て前記第2の気相成分混合物を生成せしめるときに、反応の数に合わせて前記第2の加熱装置の数を増減することができる。
【0014】
また、本発明の気相反応解析装置において、前記第1の気相成分混合物を第2の加熱装置内でさらに加熱して第2の気相成分混合物を生成せしめるときに、前記第2の加熱装置内で加熱下に他の気相成分と反応させて前記第2の気相成分混合物を生成するようにしてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図1は本実施形態の気相反応解析装置のシステム構成図、図2は図1示の装置の使用状態を示すシステム構成図であり、図3は図1及び図2に示す装置による気相反応の解析結果を示すガスクロマトグラムである。
【0016】
本実施態様の気相反応解析装置は、図1示のように、第1の加熱装置1の下方に第2の加熱装置2が接続され、第2の加熱装置2にガスクロマトグラフ装置3が接続された構成となっている。
【0017】
加熱装置1は、化学的に不活性な石英管からなる加熱炉4aと、加熱炉4aの周囲を囲繞して設けられたヒータ5aを備え、ヒータ5aは図示しない制御手段により所定の温度条件で加熱炉4aの加熱を行うようになっている。加熱炉4aは、上方に接続する試料導入部6aを備え、試料導入部6aにはキャリヤーガスまたは反応ガスを加熱炉4a内に供給する気体供給導管7aが設けられている。また、加熱炉4aの下方には、加熱炉4a内で生成した気相成分を排出する排出導管8aが備えられている。
【0018】
加熱装置2は、加熱装置1と同一の構成であり、加熱炉4b、ヒータ5b、試料導入部6b、気体供給導管7b、排出導管8bを備えている。そして、加熱装置2は、試料導入部6bが加熱装置1の排出導管8aに、また加熱装置2の排出導管8bがガスクロマトグラフ装置3の試料導入部9に、着脱自在に接続されている。試料導入部9の上部は耐熱性のシリコンゴムにより構成されており、加熱装置2の排出導管8bが挿入されたときに、該排出導管8bに密着すると共に化学的活性点が発生しないようになっている。
【0019】
ガスクロマトグラフ装置3は、恒温槽10に収容された分離カラム11を備え、分離カラム11は一端が試料導入部9に、他端が質量分析計12に接続されている。また、恒温槽10は図示しない温度制御装置により所定所定の温度条件で加熱される。
【0020】
前記構成の気相反応解析装置で気相反応の解析を行うときには、まず、図2示のように、第2の加熱装置2を外して、第1の加熱装置1の下方にガスクロマトグラフ装置3が直接接続された状態として、樹脂等の試料を試料カップ13に収容して、試料導入部6aから加熱装置1の加熱炉4aに導入する。そして、ヒータ5aにより加熱炉4aを所定の温度条件で加熱することにより、前記樹脂に含まれる揮発性成分を気化させたり、前記樹脂を熱分解させる等して反応原料となる第1の気相成分混合物を生成せしめる。
【0021】
前記反応原料となる第1の気相成分混合物は、続いて気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガスにより加熱装置1の排出導管8aからガスクロマトグラフ装置3の試料注入口9に導びかれる。この結果、ガスクロマトグラフ装置3の分離カラム11で前記第1の気相成分混合物を分離し、検出器12で検出することにより、前記反応原料となる第1の気相成分混合物の組成を示すガスクロマトグラムが得られる。
【0022】
次に、図1示のように、第1の加熱装置1とガスクロマトグラフ装置3との間に第2の加熱装置2を装着した状態で、前記と同一の試料を試料カップ13に収容して、加熱装置1の試料導入部6aから加熱炉4aに導入し、前記と全く同一条件で反応原料となる第1の気相成分混合物を生成せしめ、該第1の気相成分混合物を気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガスにより加熱装置1の排出導管8aから加熱装置2に導入する。そして、加熱装置2のヒータ5bにより加熱炉4bを所定の温度条件で加熱して、前記第1の気相成分混合物を反応させ、反応生成物としての第2の気相成分混合物を得る。或いは、気体供給導管7bから反応性を備える他の気相成分を導入して、加熱下に前記第1の気相成分混合物と反応させ、反応生成物としての第2の気相成分混合物を得る。
【0023】
次に、前記第2の気相成分混合物は、加熱装置2の気体供給導管7bから導入されるキャリヤーガスにより加熱装置2の排出導管8bからガスクロマトグラフ装置3の試料注入口9に導びかれる。この結果、ガスクロマトグラフ装置3の分離カラム11で前記第2の気相成分混合物を分離し、検出器12で検出することにより、前記反応生成物の気相成分の組成を示すガスクロマトグラムが得られる。
【0024】
尚、前記のように前記第2の気相成分混合物の生成にあたって気体供給導管7bから反応性を備える他の気相成分を導入したときは、気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガスと、気体供給導管7bから導入される該反応性を備える他の気相成分とにより前記第2の気相成分混合物が該キャリヤーガスによりガスクロマトグラフ装置3の試料注入口9に導びかれる。そして、気体供給導管7bから導入される前記反応性を備える他の気相成分を前記キャリヤーガスの導入に切り換えた後、ガスクロマトグラフ装置3の分離カラム11で前記第2の気相成分混合物を分離し、検出器12で検出することにより、前記反応生成物の気相成分の組成を示すガスクロマトグラムが得られる。
【0025】
そこで、前記のようにして得られた前記反応原料となる気相成分の組成を示すガスクロマトグラムと、前記反応生成物の気相成分の組成を示すガスクロマトグラムとを比較することにより、加熱装置2における前記第1の気相成分混合物から前記第2の気相成分混合物を生成せしめる気相反応の反応機構、前記気相反応を行わせるに好適な温度条件等を解析することができる。
【0026】
本実施形態では、第2の加熱装置2は1台だけであるが、反応の数に応じて、複数の加熱装置2を多段に接続するようにしてもよい。
【0027】
また、本実施形態では、反応原料となる第1の気相成分混合物の組成を分析する際に、図2示のように第1の加熱装置1とガスクロマトグラフ装置3とを直接接続するようにしているが、図1示のように第1の加熱装置1とガスクロマトグラフ装置3との間に第2の加熱装置2を装着した状態としてもよい。この場合には、前記反応原料となる第1の気相成分混合物は、気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガスにより加熱装置1の排出導管8aから加熱装置2に導入され、加熱装置2を介してガスクロマトグラフ装置3の試料注入口9に導びかれるが、加熱装置2の加熱炉4bを加熱装置1の加熱炉4aと同一の温度条件または加熱装置1の加熱炉4aより低温であって前記第1の気相成分混合物が凝縮しない温度条件としておくことにより、前記第1の気相成分混合物を加熱装置2の加熱炉4b内で何の変化を受けることもなく、ガスクロマトグラフ装置3に導入することができる。
【0028】
さらに、本実施形態では、前記第1の加熱装置1内で第1の気相成分混合物を生成せしめるときに、単に加熱により前記樹脂に含まれる揮発性成分を気化させたり、前記樹脂を熱分解させる等しているが、気体供給導管7aから反応性を備える他の気相成分を導入して、前記樹脂自体または該樹脂から生成した気相成分と加熱下に反応させ、得られた反応生成物を反応原料となる第1の気相成分混合物としてもよい。
【0029】
【実施例】
次に、本実施形態の気相反応解析装置を用いた気相反応解析の実施例を示す。
【0030】
本実施例では、加熱装置1,2としてフロンティア・ラボ株式会社製小型縦型熱分解炉(商品名:モデルPY−2020D)を用いた。前記小型縦型熱分解炉は、40℃から800℃まで1℃/分の昇温制御を行うことができる。加熱装置1,2は、前記のように基本的に同一構成を備えているが、本実験例では、加熱装置1の加熱炉4aは長さ120mm、内径4mm、外径6mmの石英管とし、加熱装置2の加熱炉4bは長さ120mm、内径10mm、外径12mmの石英管とした。
【0031】
また、加熱装置1は排出導管8aとして内面を不活性にした金属ニードル細管(長さ50mm、内径0.5mm、外径0.8mm)を備え、加熱装置2の試料導入部6bの上部は、ガスクロマトグラフ装置3の試料導入部9と同様に、耐熱性のシリコンゴムにより構成されている。そこで、加熱装置1の前記金属ニードル細管からなる排出導管8aを、加熱装置2の試料導入部6bに挿入すると、前記耐熱性シリコンゴムが排出導管8aに密着し、加熱装置1と加熱装置2との脱着を容易に行うことができる。
【0032】
また、本実験例では、分離カラム11としてフロンティア・ラボ株式会社製ガスクロマトグラフ用キャピラリーカラムを用いた。分離カラム11に用いた前記キャピラリーカラムは、長さ30m、内径0.25mmであり、内壁面に5%フェニルポリシロキサンの固定相液体が0.25μmの膜厚で形成されている。
【0033】
また、本実験例では、質量分析計12として、ヒューレット・パッカード社製四重極型質量分析計(商品名:モデル5972GC/MS)を用いた。
【0034】
本実施例では、まず、図2示のように加熱装置1の下方にガスクロマトグラフ装置3が直接接続された状態として、ポリカーボネート0.1mgを試料カップ13に収容して、加熱装置1の試料導入部6aに設置した。次に、気体供給導管7aからキャリヤーガスとして100ミリリットル/分の流量で導入されるヘリウム雰囲気下、ヒータ5aにより加熱炉4aを550℃に加熱して、前記ポリカーボネートが収容された試料カップ13を加熱炉4a内に落下させて、前記ポリカーボネートを瞬間的に熱分解させることにより、反応原料となる第1の気相成分混合物を生成させた。
【0035】
次に、前記第1の気相成分混合物の1/100を分割して、気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガスによりガスクロマトグラフ装置3の分離カラム11に導入した。分離カラム11は、図示しない温度制御装置により40℃に保持されている恒温槽10に収容されている。次に、恒温槽10の温度を前記温度制御装置により40℃から20℃/分の昇温速度で300℃まで連続加熱して、前記分離カラム11で前記第1の気相成分混合物を分離し、分離された各気相成分を質量分析計12で検出した。得られたガスクロマトグラムを図3(a)に示す。
【0036】
図3(a)示のガスクロマトグラムから、ポリカーボネートを熱分解すると、環境ホルモンとして作用することが疑われているビスフェノールA(ピークA)が生成していることが明らかである。
【0037】
次に、図1示のように加熱装置1とガスクロマトグラフ装置3との間に加熱装置2が装着された状態として、前記と同量のポリカーボネートを試料カップ13に収容して、加熱装置1の試料導入部6aから加熱炉4aに導入し、前記と同一条件で反応原料となる第1の気相成分混合物を生成させた。
【0038】
次に、前記第1の気相成分混合物を、気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガスにより加熱装置2の加熱炉4bに導入し、加熱装置2の気体供給導管7bから空気を導入しながら、ヒータ5bにより加熱炉4bを850℃に加熱した。この結果、前記第1の気相成分混合物を、加熱装置2の気体供給導管7bから導入される空気中の酸素と酸化反応せしめることにより、反応生成物としての第2の気相成分混合物を生成させた。
【0039】
次に、前記第2の気相成分混合物を、気体供給導管7aから導入されるキャリヤーガス及び気体供給導管7bから導入される空気により、ガスクロマトグラフ装置3の恒温槽10に収容されている分離カラム11に導入した。このとき、恒温槽10は40℃に保持されている。次に、気体供給導管7bから導入される気体を前記空気からキャリヤーガスのヘリウムに切り換えて、前記空気をヘリウムで置換すると共に、恒温槽10の温度を前記温度制御装置により40℃から20℃/分の昇温速度で300℃まで連続加熱して、前記分離カラム11で前記第2の気相成分混合物を分離し、分離された各気相成分を質量分析計12で検出した。得られたガスクロマトグラムを図3(b)に示す。
【0040】
図3(b)示のガスクロマトグラムでは、図3(a)示のビスフェノールAを含む全てのピークが消えており、前記反応生成物としての第2の気相成分混合物にはビスフェノールA等が含まれていないことが明らかである。
【0041】
従って、本実施例では、図3(a)及び図3(b)から、ポリカーボネートを熱分解した後、環境ホルモンとして作用することが疑われているビスフェノールAを含まない反応生成物(第2の気相成分混合物)を得るには、850℃で空気中の酸素と酸化反応を行えばよいとの解析結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の気相反応解析装置のシステム構成図。
【図2】 図1示の装置の使用状態を示すシステム構成図。
【図3】 図1及び図2示の装置による気相反応の解析結果を示すガスクロマトグラム。
【符号の説明】
1…第1の加熱装置、2…第2の加熱装置、3…ガスクロマトグラフ装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas phase reaction analyzer for analyzing a reaction of a gas phase component under heating.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been pointed out that harmful substances such as dioxins and environmental hormones are generated when incinerating resins and the like, and an apparatus for evaluating a reaction for detoxifying the harmful substances in order to treat the harmful substances. It is being considered. Since the harmful substance is contained in a mixture of gas phase components generated by incineration of the resin or the like, the apparatus needs to be able to analyze the reaction of the gas phase components.
[0003]
Conventionally, when analyzing a gas phase reaction, first, a solid sample is heated in a first reaction vessel to vaporize a volatile component, or the solid sample is thermally decomposed to become a reaction raw material. The gas phase component mixture is sampled and analyzed by gas chromatography or the like to determine the composition of the gas phase component mixture, and then the gas component mixture generated in the first reaction vessel is converted into the second reaction. Introduce into a vessel and further heat, or react with other gas components under heating, sample the gas phase component mixture as the reaction product obtained and analyze it by gas chromatography etc. as a reaction product The composition of the gas phase component mixture is obtained, and the composition of the reaction raw material and the reaction product is compared.
[0004]
The gas phase component generated by heating or pyrolyzing the solid sample is a multi-component mixture, and in order to generate such a multi-component mixture with high reproducibility, the temperature distribution in the container should be uniform. However, in the conventional reaction vessel, it is difficult to make the temperature distribution in the vessel uniform, and the gas phase component mixture as the reaction raw material is moved from the first reaction vessel to the second reaction vessel. When the gas phase component mixture is sampled from the first reaction vessel or the second reaction vessel and injected into the gas chromatograph, the high boiling point gas phase component is condensed and lost in the low temperature part. There's a problem. Further, when the gas phase component is analyzed as described above, there is a problem that the gas phase component mixture is adsorbed on the chemical active site because there are many chemical active sites in each reaction vessel. There is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a gas phase reaction analyzer capable of solving such inconvenience and obtaining excellent reproducibility when analyzing the reaction of gas phase components under heating.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the gas phase reaction analysis apparatus of the present invention heats a sample in a first heating device to generate a first gas phase component mixture as a raw material for the reaction, The first gas phase component generated by analyzing the composition of the first gas phase component mixture by introducing the gas phase component mixture into the gas chromatograph and detecting it, and heating the sample in the first heating device The mixture is further heated in the second heating device as a reaction raw material to form a second gas phase component mixture as a reaction product, and the second gas phase component mixture is introduced into a gas chromatograph and detected. Analyzing the composition of the second gas phase component mixture, and comparing the compositions of the two gas phase component mixtures to produce a gas phase reaction in which the second gas phase component mixture is generated from the first gas phase component mixture. A device for analyzing the raw material of the reaction A first heating device for producing a first gas phase component mixture, and a second heating device for reacting the first gas phase component mixture to produce a second gas phase component mixture as a reaction product, And a gas chromatograph device for detecting the first gas phase component mixture and the second gas phase component mixture, wherein each heating device surrounds a chemically inert heating furnace and the periphery of the heating furnace. And a heating means provided.
[0007]
In the gas phase reaction analyzer of the present invention, first, when analyzing the composition of the first gas phase component mixture that is a raw material of the reaction, the sample is heated in the first heating device and the first gas phase component is analyzed. A composition is generated, and the composition of the first gas phase component mixture is analyzed by introducing the first gas phase component mixture into the gas chromatograph device via the second heating device and detecting the mixture. At this time, the second heating device is set to the same temperature condition as the first heating device or a temperature condition that is lower than the first heating device and does not condense the first gas phase component mixture. Thus, the first gas phase component mixture is introduced into the gas chromatograph without any change in its composition.
[0008]
Next, when analyzing the composition of the second gas phase component mixture as the reaction product, the second gas phase component mixture generated by heating the sample in the first heating device is used as the reaction raw material. In the second heating apparatus, further heating is performed in the second heating apparatus to form a second gas phase component mixture as a reaction product, and the second gas phase component mixture is introduced into the gas chromatograph apparatus. The composition of the second gas phase component mixture is analyzed by detection.
[0009]
According to the gas phase reaction analysis apparatus of the present invention, each heating device includes a heating furnace and heating means provided so as to surround the periphery of the heating furnace, so that the temperature distribution in each heating device is made uniform. In addition, it is possible to eliminate a low temperature portion where a high boiling point gas phase component may be condensed. Further, since the heating furnace is made of a chemically inert material, the chemically active point can be eliminated. As a result, according to the gas phase reaction analysis apparatus of the present invention, each gas phase component mixture can be generated with good reproducibility.
[0010]
Therefore, by examining the analysis result of the composition of both gas phase component mixtures, the reaction of the gas phase reaction that generates the second gas phase component mixture from the first gas phase component mixture in the second heating device. Analysis of the mechanism and temperature conditions suitable for performing the gas phase reaction can be performed with good reproducibility.
[0011]
In addition, as a heating apparatus provided with the said structure, the pyrolysis furnace for pyrolysis gas chromatography can be employ | adopted, for example. The gas chromatograph apparatus detects a gas component separated through a separation column using a mass spectrometer, a flame ionization detector, an atomic emission spectrometer, or the like as a detector.
[0012]
In addition, the second heating device is detachably connected between the first heating device and the detection means, thereby analyzing the composition of the first gas phase component mixture serving as a raw material for the reaction. Sometimes, the second heating device can be removed, and the first heating device and the detection means can be directly connected.
[0013]
In the gas phase reaction analysis apparatus of the present invention, the second heating device is configured to perform a plurality of reactions from the first gas phase component mixture by connecting the plurality of second heating devices in multiple stages. Then, when the second gas phase component mixture is generated, the number of the second heating devices can be increased or decreased according to the number of reactions.
[0014]
Further, in the gas phase reaction analyzing apparatus of the present invention, when the first gas phase component mixture is further heated in a second heating device to form the second gas phase component mixture, the second heating is performed. The second gas phase component mixture may be generated by reacting with other gas phase components under heating in the apparatus.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a gas phase reaction analysis apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a system configuration diagram showing a use state of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a gas phase by the apparatus shown in FIGS. It is a gas chromatogram which shows the analysis result of reaction.
[0016]
As shown in FIG. 1, the gas phase reaction analysis apparatus according to the present embodiment has a second heating device 2 connected below the first heating device 1, and a gas chromatograph device 3 connected to the second heating device 2. It has been configured.
[0017]
The heating device 1 includes a heating furnace 4a made of a chemically inert quartz tube and a heater 5a provided surrounding the heating furnace 4a. The heater 5a is controlled at a predetermined temperature condition by a control means (not shown). The heating furnace 4a is heated. The heating furnace 4a includes a sample introduction part 6a connected to the upper side, and the sample introduction part 6a is provided with a gas supply conduit 7a for supplying a carrier gas or a reaction gas into the heating furnace 4a. A discharge conduit 8a for discharging a gas phase component generated in the heating furnace 4a is provided below the heating furnace 4a.
[0018]
The heating device 2 has the same configuration as the heating device 1, and includes a heating furnace 4b, a heater 5b, a sample introduction part 6b, a gas supply conduit 7b, and a discharge conduit 8b. In the heating device 2, the sample introduction part 6 b is detachably connected to the discharge conduit 8 a of the heating device 1, and the discharge conduit 8 b of the heating device 2 is detachably connected to the sample introduction part 9 of the gas chromatograph device 3. The upper part of the sample introduction part 9 is made of heat-resistant silicone rubber, and when the discharge conduit 8b of the heating device 2 is inserted, it comes into close contact with the discharge conduit 8b and does not generate a chemically active site. ing.
[0019]
The gas chromatograph apparatus 3 includes a separation column 11 housed in a thermostatic chamber 10, and the separation column 11 has one end connected to the sample introduction unit 9 and the other end connected to the mass spectrometer 12. The thermostat 10 is heated under a predetermined temperature condition by a temperature control device (not shown).
[0020]
When performing a gas phase reaction analysis with the gas phase reaction analyzer having the above-described configuration, first, as shown in FIG. 2, the second heating device 2 is removed, and the gas chromatograph device 3 is placed below the first heating device 1. Are directly connected, a sample such as resin is accommodated in the sample cup 13 and introduced into the heating furnace 4a of the heating apparatus 1 from the sample introduction part 6a. Then, by heating the heating furnace 4a with the heater 5a under a predetermined temperature condition, the volatile component contained in the resin is vaporized, the resin is thermally decomposed, and the first vapor phase that becomes a reaction raw material. An ingredient mixture is formed.
[0021]
The first gas phase component mixture as the reaction raw material is then introduced from the discharge conduit 8a of the heating device 1 to the sample inlet 9 of the gas chromatograph device 3 by the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7a. As a result, the first gas phase component mixture is separated by the separation column 11 of the gas chromatograph apparatus 3 and detected by the detector 12, whereby the gas chromatograph showing the composition of the first gas phase component mixture as the reaction raw material is obtained. A togram is obtained.
[0022]
Next, as shown in FIG. 1, with the second heating device 2 mounted between the first heating device 1 and the gas chromatograph device 3, the same sample as described above is accommodated in the sample cup 13. Then, the sample is introduced into the heating furnace 4a from the sample introduction part 6a of the heating apparatus 1, and a first gas phase component mixture as a reaction raw material is generated under exactly the same conditions as described above. The carrier gas introduced from 7a is introduced into the heating device 2 through the discharge conduit 8a of the heating device 1. And the heating furnace 4b is heated by the heater 5b of the heating apparatus 2 on predetermined | prescribed temperature conditions, The said 1st gaseous-phase component mixture is made to react, and the 2nd gaseous-phase component mixture as a reaction product is obtained. Alternatively, another gas phase component having reactivity is introduced from the gas supply conduit 7b and reacted with the first gas phase component mixture under heating to obtain a second gas phase component mixture as a reaction product. .
[0023]
Next, the second gas phase component mixture is guided from the discharge conduit 8 b of the heating device 2 to the sample inlet 9 of the gas chromatograph device 3 by the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7 b of the heating device 2. As a result, a gas chromatogram showing the composition of the gas phase component of the reaction product is obtained by separating the second gas phase component mixture with the separation column 11 of the gas chromatograph apparatus 3 and detecting with the detector 12. .
[0024]
When other gas phase components having reactivity are introduced from the gas supply conduit 7b in the generation of the second gas phase component mixture as described above, the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7a and the gas The second gas phase component mixture is guided to the sample inlet 9 of the gas chromatograph 3 by the carrier gas by the other gas phase component having the reactivity introduced from the supply conduit 7b. After the other gas phase component having the reactivity introduced from the gas supply conduit 7b is switched to the introduction of the carrier gas, the second gas phase component mixture is separated by the separation column 11 of the gas chromatograph apparatus 3. And by detecting with the detector 12, the gas chromatogram which shows the composition of the gaseous-phase component of the said reaction product is obtained.
[0025]
Therefore, by comparing the gas chromatogram showing the composition of the gas phase component as the reaction raw material obtained as described above with the gas chromatogram showing the composition of the gas phase component of the reaction product, the heating device 2 It is possible to analyze a reaction mechanism of a gas phase reaction for generating the second gas phase component mixture from the first gas phase component mixture, a temperature condition suitable for performing the gas phase reaction, and the like.
[0026]
In the present embodiment, there is only one second heating device 2, but a plurality of heating devices 2 may be connected in multiple stages according to the number of reactions.
[0027]
Further, in the present embodiment, when the composition of the first gas phase component mixture as the reaction raw material is analyzed, the first heating device 1 and the gas chromatograph device 3 are directly connected as shown in FIG. However, as shown in FIG. 1, the second heating device 2 may be mounted between the first heating device 1 and the gas chromatograph device 3. In this case, the first gas phase component mixture as the reaction raw material is introduced into the heating device 2 from the discharge conduit 8a of the heating device 1 by the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7a, and passes through the heating device 2. The heating furnace 4b of the heating device 2 is at the same temperature condition as the heating furnace 4a of the heating device 1 or at a lower temperature than the heating furnace 4a of the heating device 1, and is introduced to the sample inlet 9 of the gas chromatograph device 3. By setting the temperature condition so that the first gas phase component mixture does not condense, the first gas phase component mixture is introduced into the gas chromatograph device 3 without any change in the heating furnace 4b of the heating device 2. can do.
[0028]
Further, in the present embodiment, when the first gas phase component mixture is generated in the first heating device 1, volatile components contained in the resin are simply vaporized by heating, or the resin is pyrolyzed. Although other gas phase components having reactivity are introduced from the gas supply conduit 7a and reacted with the gas itself or the gas phase components generated from the resin under heating, the reaction product obtained It is good also as a 1st gaseous-phase component mixture used as a reaction raw material.
[0029]
【Example】
Next, examples of gas phase reaction analysis using the gas phase reaction analysis apparatus of the present embodiment will be shown.
[0030]
In this example, a small vertical pyrolysis furnace (trade name: Model PY-2020D) manufactured by Frontier Laboratories was used as the heating devices 1 and 2. The small vertical pyrolysis furnace can perform temperature rise control from 40 ° C. to 800 ° C. at 1 ° C./min. Although the heating apparatuses 1 and 2 basically have the same configuration as described above, in this experimental example, the heating furnace 4a of the heating apparatus 1 is a quartz tube having a length of 120 mm, an inner diameter of 4 mm, and an outer diameter of 6 mm. The heating furnace 4b of the heating device 2 was a quartz tube having a length of 120 mm, an inner diameter of 10 mm, and an outer diameter of 12 mm.
[0031]
Further, the heating device 1 includes a metal needle capillary (length 50 mm, inner diameter 0.5 mm, outer diameter 0.8 mm) as the discharge conduit 8a, and the upper portion of the sample introduction part 6b of the heating device 2 is Like the sample introduction part 9 of the gas chromatograph apparatus 3, it is made of heat-resistant silicon rubber. Therefore, when the discharge conduit 8a made of the metal needle tubule of the heating device 1 is inserted into the sample introduction part 6b of the heating device 2, the heat-resistant silicone rubber is brought into close contact with the discharge conduit 8a, and the heating device 1, the heating device 2, Can be easily detached.
[0032]
In this experimental example, a capillary column for gas chromatography manufactured by Frontier Laboratories was used as the separation column 11. The capillary column used for the separation column 11 has a length of 30 m and an inner diameter of 0.25 mm, and a 5% phenylpolysiloxane stationary phase liquid is formed on the inner wall surface with a film thickness of 0.25 μm.
[0033]
In the present experimental example, a Hewlett Packard quadrupole mass spectrometer (trade name: model 5972 GC / MS) was used as the mass spectrometer 12.
[0034]
In this embodiment, first, as shown in FIG. 2, the gas chromatograph device 3 is directly connected to the lower side of the heating device 1, 0.1 mg of polycarbonate is accommodated in the sample cup 13, and the sample is introduced into the heating device 1. It installed in the part 6a. Next, the heating furnace 4a is heated to 550 ° C. by the heater 5a in a helium atmosphere introduced as a carrier gas from the gas supply conduit 7a at a flow rate of 100 ml / min, thereby heating the sample cup 13 containing the polycarbonate. By dropping into the furnace 4a and instantaneously pyrolyzing the polycarbonate, a first gas phase component mixture serving as a reaction raw material was generated.
[0035]
Next, 1/100 of the first gas phase component mixture was divided and introduced into the separation column 11 of the gas chromatograph apparatus 3 by the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7a. The separation column 11 is accommodated in a thermostatic chamber 10 held at 40 ° C. by a temperature control device (not shown). Next, the temperature of the thermostatic chamber 10 is continuously heated from 40 ° C. to 300 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./min by the temperature control device, and the first gas phase component mixture is separated by the separation column 11. The separated gas phase components were detected by the mass spectrometer 12. The obtained gas chromatogram is shown in FIG.
[0036]
From the gas chromatogram shown in FIG. 3 (a), it is clear that bisphenol A (peak A), which is suspected of acting as an environmental hormone, is produced when the polycarbonate is pyrolyzed.
[0037]
Next, as shown in FIG. 1, the heating device 2 is mounted between the heating device 1 and the gas chromatograph device 3, and the same amount of polycarbonate is accommodated in the sample cup 13. It introduced into the heating furnace 4a from the sample introduction part 6a, and the 1st gaseous-phase component mixture used as a reaction raw material on the same conditions as the above was produced | generated.
[0038]
Next, the first gas phase component mixture is introduced into the heating furnace 4b of the heating device 2 by the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7a, and air is introduced from the gas supply conduit 7b of the heating device 2, The heating furnace 4b was heated to 850 ° C. by the heater 5b. As a result, the first gas phase component mixture is oxidized with oxygen in the air introduced from the gas supply conduit 7b of the heating device 2, thereby generating a second gas phase component mixture as a reaction product. I let you.
[0039]
Next, the separation column in which the second gas phase component mixture is accommodated in the thermostatic chamber 10 of the gas chromatograph apparatus 3 by the carrier gas introduced from the gas supply conduit 7a and the air introduced from the gas supply conduit 7b. 11 was introduced. At this time, the thermostat 10 is maintained at 40 ° C. Next, the gas introduced from the gas supply conduit 7b is switched from the air to the carrier gas helium, the air is replaced with helium, and the temperature of the thermostatic chamber 10 is changed from 40 ° C. to 20 ° C. / The gas phase component was continuously heated to 300 ° C. at a heating rate of minutes, the second gas phase component mixture was separated by the separation column 11, and each separated gas phase component was detected by the mass spectrometer 12. The obtained gas chromatogram is shown in FIG.
[0040]
In the gas chromatogram shown in FIG. 3 (b), all the peaks containing bisphenol A shown in FIG. 3 (a) disappear, and the second gas phase component mixture as the reaction product contains bisphenol A and the like. It is clear that it is not.
[0041]
Therefore, in this example, from FIGS. 3 (a) and 3 (b), a reaction product (second product) containing no bisphenol A, which is suspected to act as an environmental hormone, after pyrolyzing polycarbonate. In order to obtain a gas phase component mixture), it is possible to obtain an analysis result that an oxidation reaction with oxygen in the air may be performed at 850 ° C.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a gas phase reaction analysis apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a system configuration diagram showing a usage state of the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a gas chromatogram showing analysis results of a gas phase reaction by the apparatus shown in FIGS. 1 and 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st heating apparatus, 2 ... 2nd heating apparatus, 3 ... Gas chromatograph apparatus .

Claims (4)

第1の加熱装置内で試料を加熱して反応の原料となる第1の気相成分混合物を生成せしめ、該第1の気相成分混合物をガスクロマトグラフ装置に導入して検出することにより該第1の気相成分混合物の組成を分析し、
第1の加熱装置内で試料を加熱して生成した第1の気相成分混合物を反応の原料として第2の加熱装置内でさらに加熱して反応生成物として第2の気相成分混合物を生成せしめ、該第2の気相成分混合物をガスクロマトグラフ装置に導入して検出することにより該第2の気相成分混合物の組成を分析し、
両気相成分混合物の組成を比較することにより第1の気相成分混合物から第2の気相成分混合物が生成する気相反応を解析するための装置であって、
反応の原料となる第1の気相成分混合物を生成させる第1の加熱装置と、
第1の気相成分混合物を反応させて反応生成物としての第2の気相成分混合物を生成させる第2の加熱装置と、
第1の気相成分混合物と第2の気相成分混合物とを検出するガスクロマトグラフ装置とからなり、
前記各加熱装置は化学的に不活性な加熱炉と該加熱炉の周囲を囲繞して設けられた加熱手段とを備えることを特徴とする気相反応解析装置。
The sample is heated in the first heating device to produce a first gas phase component mixture as a raw material for the reaction, and the first gas phase component mixture is introduced into a gas chromatograph and detected. Analyzing the composition of the gas phase component mixture of 1;
The first gas phase component mixture produced by heating the sample in the first heating device is used as a raw material for the reaction, and further heated in the second heating device to produce the second gas phase component mixture as a reaction product. And analyzing the composition of the second gas phase component mixture by introducing the second gas phase component mixture into a gas chromatograph and detecting the mixture.
An apparatus for analyzing a gas phase reaction in which a second gas phase component mixture is generated from a first gas phase component mixture by comparing the compositions of both gas phase component mixtures,
A first heating device for generating a first gas phase component mixture as a raw material for the reaction;
A second heating device for reacting the first gas phase component mixture to produce a second gas phase component mixture as a reaction product;
A gas chromatograph for detecting a first gas phase component mixture and a second gas phase component mixture;
Each of the heating devices includes a chemically inert heating furnace and heating means provided so as to surround the periphery of the heating furnace.
前記第2の加熱装置は前記第1の加熱装置と前記検出手段との間に着脱自在に接続されることを特徴とする請求項1記載の気相反応解析装置。  The gas phase reaction analyzer according to claim 1, wherein the second heating device is detachably connected between the first heating device and the detection means. 前記第2の加熱装置は、複数の前記第2の加熱装置が多段に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の気相反応解析装置。The gas phase reaction analysis apparatus according to claim 1 or 2, wherein the second heating device includes a plurality of the second heating devices connected in multiple stages. 前記第1の気相成分混合物は、前記第2の加熱装置内で加熱下に他の気相成分と反応して前記第2の気相成分混合物を生成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかの項記載の気相反応解析装置。The first gas phase component mixture reacts with other gas phase components under heating in the second heating device to generate the second gas phase component mixture. The gas-phase reaction analyzer according to any one of claims 3 to 4.
JP19716198A 1998-07-13 1998-07-13 Gas phase reaction analyzer Expired - Lifetime JP4002007B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19716198A JP4002007B2 (en) 1998-07-13 1998-07-13 Gas phase reaction analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19716198A JP4002007B2 (en) 1998-07-13 1998-07-13 Gas phase reaction analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000028597A JP2000028597A (en) 2000-01-28
JP4002007B2 true JP4002007B2 (en) 2007-10-31

Family

ID=16369800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19716198A Expired - Lifetime JP4002007B2 (en) 1998-07-13 1998-07-13 Gas phase reaction analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4002007B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013011452A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Japan Analytical Industry Co Ltd Curie point type, pyrolyzed sample introducing device for gas chromatograph
JP6141234B2 (en) 2014-03-26 2017-06-07 フロンティア・ラボ株式会社 Gas phase component analyzer
JP6010093B2 (en) * 2014-11-28 2016-10-19 フロンティア・ラボ株式会社 Gas phase component analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000028597A (en) 2000-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4851683A (en) Element specific radio frequency discharge helium plasma detector for chromatography
JPH03146862A (en) Analysis method and apparatus for isotope composition
EP1314185A2 (en) Sample introduction interface for analytical processing of a sample placed on a substrate
US5661038A (en) Interface system for isotopic analysis of hydrogen
US3904366A (en) Method for the quantitative elementary analysis of preferably organic substances
JP4322684B2 (en) Eddy current atmospheric pressure chemical ionization source for mass spectrometry
US7078237B1 (en) Micropyrolyzer for chemical analysis of liquid and solid samples
US5472670A (en) Gas chromatography sample injector and apparatus using same
US20020182128A1 (en) Devices and methods for performing an analyzing simultaneous chemical reactions
US4532219A (en) High frequency radiation-induced plasma analysis of volatile or non-volatile materials
US5009591A (en) Pyrolyzer for gas chromatography
US4087249A (en) Pyrolysis apparatus for analysis
JP4002007B2 (en) Gas phase reaction analyzer
Rasulev et al. Surface-ionization methods and devices of indication and identification of nitrogen-containing base molecules
JPH05506929A (en) Gas chromatograph mass spectrometer (GC/MS) system for quantitative analysis of reactive compounds
US4784833A (en) Apparatus for determining chemical structure
US7141211B2 (en) System for determining total sulfur content
TWI603372B (en) A chromatographic mass spectromery apparatus using combustion reaction as ionization source
EP0266334A2 (en) Method and apparatus for carrying out catalyzed chemical reactions and for studying catalysis
Krejčí et al. Trapping of hydride forming elements within miniature electrothermal devices. Part 3. Investigation of collection of antimony and bismuth on a molybdenum foil strip following hydride generation
JP6364464B2 (en) Heat treatment equipment
JP7142374B2 (en) Gas phase component analyzer and gas phase component analysis method
JPH0650305B2 (en) Elemental analysis method and device
RU218361U1 (en) DEVICE FOR SELECTION AND SUBMISSION OF SAMPLES OF LABORLY SUBSTANCES FOR CHEMICAL ANALYSIS
RU218361U9 (en) DEVICE FOR SELECTION AND SUBMISSION OF SAMPLES OF LABORLY SUBSTANCES FOR CHEMICAL ANALYSIS

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070227

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070724

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070816

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110824

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130824

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term